Kuraklık ve artan enerji maliyetlerinin ortasında, her damla önemlidir. Endülüs'te bir grup araştırmacı, bu amaçla bir yöntem geliştirdi. AquaCrop-IoT, çiftçilerin ekinlerinin her gün ne kadar suya ihtiyaç duyduğunu bilmelerine yardımcı olmak için tasarlanmış dijital bir platformdur. ve buna cep telefonunuzdan veya tarayıcıya sahip herhangi bir cihazdan kolayca erişebilirsiniz.
Bu araç, bir bahis sonucu yaratıldı. Endülüs Bölgesel Hükümeti Üniversiteler, Araştırma ve İnovasyon BakanlığıBu proje, tarafından yönetilen bir projeyi finanse etmektedir. Cordoba Üniversitesi (UCO) y el Sürdürülebilir Tarım Enstitüsü (IAS-CSIC)Platform, çiftliğin kendi görüntüleri, meteorolojik veriler ve simülasyon modellerinin birleşimi sayesinde sulama önerilerini gerçek zamanlı olarak ayarlıyor ve ilk denemelere göre, Bu sayede yaklaşık %32 oranında su tasarrufu yapabilirsiniz. hasada zarar vermeden.
Cep telefonunuzdan günlük sulama miktarını belirlemenizi sağlayan bir sistem.
AquaCrop-IoT, şu şekilde tasarlandı: çiftçinin günlük yaşamı için pratik bir araçKarmaşık veya yorumlanması zor çözümlerden uzak, kullanıcı bir web uygulamasına girer ve genel tahminlere değil, arazide gerçekte neler olup bittiğine dayalı güncel sulama önerileri bulur.
Proje, bir ekip tarafından imzalandı. UCO Tarım Bilimleri Bölümü ve IAS-CSICSonuçlarını bilimsel dergide sunan kişi Tarımda Bilgisayar ve Elektronik, başlığı altında AquaCrop-IoT: Gerçek zamanlı görüntüleri ve hava tahminlerini entegre eden akıllı bir sulama platformu.Bu makale, nispeten uygun fiyatlı bir çözümün büyük veri hacimlerini nasıl dönüştürebileceğini açıklamaktadır. Açık ve anlaşılması kolay sulama talimatları.
Platform, internet bağlantısı olan her yerden erişilebilecek şekilde tasarlanmıştır, böylece operasyondan sorumlu kişi inceleme yapabilir. resimler, grafikler ve özel tahminler Sürekli olarak çiftliğe gitme ihtiyacı duymadan. Amaç, sezgiye olan bağımlılığı azaltmak ve bugün sulama yapılıp yapılmayacağına, beklenip beklenmeyeceğine veya planlanan programın değiştirilip değiştirilmeyeceğine karar vermek için objektif bir temel oluşturmaktır.
Endülüs yönetimi için bu çalışma alanı, özellikle bölgedeki yaygın tarım ürünlerinde su ve enerji kaynaklarının kullanımında daha verimli bir tarıma olan bağlılıkla örtüşmektedir. Sulama, üretim maliyetlerinin önemli bir bölümünü oluşturmaktadır..
AquaCrop modelinden, arazinin dijital ikizine
AquaCrop-IoT'nin özü şu kavramda yatmaktadır: dijital ikizSanal bir kopya, arazinin durumunu yansıtır ve farklı sulama yönetimi senaryolarının simülasyonuna olanak tanır. Bu temsil, gerçek dünya mahsul ve atmosfer verileriyle sürekli olarak güncellenir.
Başlangıç noktası Su ÜrünleriBirleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü tarafından geliştirilen model (FAOÇeşitli bitkilerin mevcut suya nasıl tepki verdiğini tahmin etmek için kullanılır. Sulama stratejilerinin planlanmasında yaygın olarak kullanılan uluslararası bir referanstır, ancak ekip kendisi de şunu kabul etmektedir ki Sahada her gün yaşanan olaylara gerektiği kadar hızlı tepki verecek şekilde tasarlanmamıştır..
İşte tam bu noktada Cordoba versiyonu devreye giriyor: AquaCrop-IoT Orijinal modeli otomatikleştirir ve genişletir.Dijital ikiz, hesaplamalarını sürekli olarak düzelten bir sensör ve kamera ağına bağlanarak teorik bir projeksiyon olmaktan çıkar, aksine plantasyonda gerçekte olup bitenlerden yararlanır.
IAS-CSIC araştırmacısının açıkladığı gibi Margarita García-VilaÇalışmanın yazarına göre, AquaCrop tek başına, zararlıların ortaya çıkması veya belirli hastalıklar gibi tüm olası faktörleri hesaba katmayan basitleştirilmiş bir temsildir. Sahadaki cihazlarla entegrasyon sayesinde, Tarımın gerçekliği modeli "düzeltiyor". Beklenenin ve gözlemlenenin arasındaki sapmaları tespit ettiğinde.
Bu yaklaşım, çiftçinin görselleştirmeyi erişilebilir bir şekilde yapmasını sağlar. Bitki örtüsünün nasıl evrimleştiği, su tüketiminin ne olduğu ve önümüzdeki günlerde sulamanın artırılması veya azaltılması durumunda neler olacağı gibi konular ele alınacaktır.Burada önemli olan sadece mevcut durumu görmek değil, sonuçları öngörmek ve stratejiyi buna göre ayarlamaktır.
Günlük görüntüler, sensörler ve otomatik sulama ayarlamaları
AquaCrop-IoT, dijital ikizi yeni bilgilerle beslemek için çeşitli yöntemler kullanır. günlük görüntüler ve saha ölçümleriÇiftliğe yerleştirilen geleneksel bir kamera, ekili alanın her gün fotoğrafını çekiyor ve sistem bu görüntüyü otomatik olarak analiz ediyor.
Platform, bu fotoğrafa dayanarak hesaplama yapıyor. bitki örtüsüYani, bitkinin yapraklarının toprak üzerinde bıraktığı oran. Bu parametre, bitki büyümesi ve terleme konusunda net bir gösterge görevi görür. Örtü beklenen oranda artmazsa, bu gelişmeyi engelleyen bir şeyin işaretidir.
Sistem, mahsulün beklenen hızda gelişmediğini tespit ettiğinde —bunun nedeni aşağıdakilerden hangisi olursa olsun— su stresi, zararlılar veya besin eksiklikleri—, sulama önerilerini otomatik olarak ayarlar. Birçok durumda, büyüme yavaşlamışsa, daha fazla su vermek durumu iyileştirmez; aksine, gereksiz su ve enerji israfına yol açabilir.
Sensörlerin entegrasyonu, çiftçinin tüm bu verileri manuel olarak işlemesine gerek kalmadan, mahsul davranışının ayrıntılı olarak izlenmesine de olanak tanır. Platform bu bilgiyi şu şekilde yorumlar: Ayrıntılı talimatlar: kaç milimetre su uygulanmalı ve ne zaman uygulanmalı?.
Sonuç olarak, sulama kararları artık yalnızca birikmiş deneyime veya genel tahminlere dayanmak yerine, şunlara dayanmaktadır: Söz konusu komplo ve kampanya sırasında elde edilen objektif kanıtlarBeklenmedik olaylara tepki verebilme yeteneğiyle.
Meteoroloji, Aemet ve uç bilişim, yetersiz kapsama alanının üstesinden gelmek için
Kameraların çalışmasına ek olarak, AquaCrop-IoT şunlara dayanmaktadır: Bir düzine sensörle donatılmış hava durumu istasyonuBu cihazlar güneş radyasyonu, hava sıcaklığı, bağıl nem, yağış miktarı, rüzgar hızı ve yönü gibi temel parametreleri kaydeder.
Bu yerel bilgiler aşağıdakilerle desteklenmektedir: Devlet Meteoroloji Ajansı'ndan (Aemet) alınan tarihi veriler ve tahminler.Bu sayede dijital ikiz, uzun vadeli veri serileri ve olası gelecek senaryolarıyla zenginleştirilebilir. Bugün sahada yaşananları önümüzdeki günlerde beklenenlerle birleştirmek, daha hassas bir sulama programı belirlemeye yardımcı olur.
UCO araştırmacısının sözleriyle Francis PuigÇalışmanın ortak yazarına göre, birçok çiftçi zaten düzenli olarak hava tahminlerine başvuruyor çünkü bu tahminler çiftliklerini yönetmek için faydalı. AquaCrop-IoT'nin önerdiği ise bir adım daha ileri gitmek: Bu tahminler, bitki gelişiminin, olası stres durumlarının ve önerilen sulamanın simülasyonuyla desteklenmektedir. Su ve enerji tüketimini en aza indirmek için.
Ekibin dikkate aldığı konulardan biri de şudur: kırsal alanlarda sınırlı bağlantıSürekli internet bağlantısına bağımlılığı önlemek için platform uç bilişim (edge computing) kullanmaktadır.kenar hesaplamaBöylece veri işleme, çiftliğin kendisinde, küçük bir yerel sunucuda gerçekleştirilir.
Sonrasında, tüm bu bilgiler derlenerek bir araya getirilir. Sezgisel bir arayüze sahip web uygulaması.Bu platformdan kullanıcılar günlük görselleri, trend grafiklerini ve kişiselleştirilmiş sulama önerilerini görüntüleyebilirler. Buradaki fikir, teknolojinin bir engel değil, karar verme sürecinde gerçek bir yardımcı olmasıdır.
Córdoba'da durum buğdayı denemesi: daha az sulama ve %32 su tasarrufu.
Platform, gerçek dünya koşullarında test edilmiştir. Cordoba kırsalında özel sektör tarafından yetiştirilen durum buğdayıÖzellikle kurak geçen bir büyüme mevsiminde, ürün Ocak 2023'te ekildi ve klasik AquaCrop modelinin sonuçlarını AquaCrop-IoT modelinin sonuçlarıyla karşılaştırmak için tüm döngüsü izlendi.
Bu testte, dijital ikiz şunu tespit etti: Beklenenden daha geç bir zamanda mahsulün filizlenmesi gerçekleşti. İlk modelden kaynaklanan bu tutarsızlık, sulama programının yeniden ayarlanmasına ve uygulanan su miktarının plantasyonun gerçek durumuna göre uyarlanmasına yol açtı.
Eğer standart AquaCrop simülasyonu izlenmiş olsaydı, aşağıdaki programlanmış olurdu. dört sulama toplam 64,8 milimetre suAncak, görüntülerden ve sensörlerden gelen bilgileri entegre ettikten sonra AquaCrop-IoT şu öneriyi sundu: üç sulama ve 44,1 milimetreBu da yaklaşık olarak şu kadar tasarruf anlamına geliyor: Su hacminin %32'si.
İlgili olan şu ki Bu azalma herhangi bir performans kaybına yol açmadı. Buğday hasadında. Su kıtlığı ve sulama ile ilgili enerji maliyetlerindeki baskının olduğu bir senaryoda, bu marj birçok tahıl çiftliğinin karlılığında fark yaratabilir.
Bu su tasarrufu, şunlara ek olarak sağlanmaktadır: enerji tüketiminde azalmaBu, hem sulama sayısının hem de pompalanan su miktarının azaltılmasıyla sağlanır. Dolayısıyla bu durum, çiftçi için ekonomik faydaları daha sürdürülebilir kaynak yönetimiyle birleştirir.
Düşük maliyet, diğer ürünler için potansiyel ve devam eden yeni gelişmeler.
İlk doğrulama çalışması buğday üzerinde yapılmış olsa da, araştırmacılar şunu vurguluyor: AquaCrop-IoT diğer otsu bitkilere de uyarlanabilir.Örneğin, sulamanın da aynı derecede önemli olduğu mısır veya sebze yetiştiriciliği gibi alanlarda, modelin esnekliği ve altyapısı, platformun farklı çiftlik türlerine uyarlanmasına olanak tanır.
Projenin öne çıkan özelliklerinden biri de düşük uygulama maliyetiEkibin açıklamasına göre, denemede kullanılan cihazlar arasında şunlar yer alıyor... Kamera başına 150 euro ve daha az Sunucu başına 200 euroBu durum, büyük başlangıç yatırımlarına gerek kalmadan orta ölçekli çiftliklere kurulumunun önünü açmaktadır. Ayrıca, sistemin birçok unsuru, örneğin, testte kullanılan cihazlarBunlara kolayca ulaşılabilir ve ucuzdurlar.
Sistem zamanla büyüyecek şekilde de tasarlandı. Kameralar ve hava istasyonuna ek olarak, başka bileşenler de entegre edilebilir. yeni toprak nem sensörleri veya diğer tarımsal göstergelerVe İHA'lardan alınan görüntüler Çiftliğin üzerinden uçan ve mahsulün durumuna dair daha geniş bir bakış açısı sağlayan helikopterler.
Ekip, çiftçinin kendisinin de kullanabileceği mobil uygulamalarla entegrasyon üzerinde zaten çalışıyor. Telefonunuzdan bir fotoğraf çekin ve platforma gönderin.Amaç, bu görüntünün, tarlaya sabit kameralar yerleştirme ihtiyacı olmadan, mahsul büyümesini otomatik olarak kalibre etmek için kullanılması ve böylece aracın benimsenmesinin daha da kolaylaştırılmasıdır.
UCO araştırmacısının özetlediği gibi Juan Antonio Rodríguez-DíazÇalışmanın ortak yazarlarından birine göre, teknolojik devrim tarıma da ulaşmış durumda: çok sayıda sensör veri üretiyor, ancak bu veriler genellikle kullanıcı etkileşiminin az olduğu sistemlere aktarılıyor. AquaCrop-IoT ise tam olarak bu bilgiyi entegre etmeyi amaçlıyor. karar verme için kullanışlı ve sezgisel bir araçTeknolojik katmanı çiftçinin gerçekliğiyle birleştirmek.
AquaCrop-IoT ile Endülüs tarımı, uygulamalı bilim, dijitalleşme ve yerel bilgiyi birleştiren bir öneri sunuyor. Sulama sistemini hassas bir şekilde ayarlayın, tüketimi azaltın ve verimliliği koruyun.İklim belirsizliği ve su kıtlığı senaryosunda, bu tür çözümler, çiftliklerin ekonomik sürdürülebilirliğini gözden kaçırmadan kırsal kesimi modernize etmede kilit müttefikler haline gelebilir.
